毫米波点对点通信系统介绍

2020-11-04 16:17 阅读 260 次浏览 次 评论 0 条
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根据用户对数据量需求的分析要求通信系统具有更高的带宽,新的通信系统技术将要比以往任何时候具有更高的传输速率。

具有宽带、高吞吐量的技术中,光纤传输被认为是目前的最高标准。然而,光纤并不是无与伦比的,尤其是经济因素。毫米波无线技术可以提供更高的带宽并且克服了光纤存在的维护和经济成本等缺点。

毫米波频率一般是指30GHz~300GHz,波长在1-10mm之间。在无线网络和通信设备方面,常用的无线频段实在38GHz ,60GHz周围,近期,发现具有更高潜力的可作为无线网络和通信目的的公共频率在70GHz,80GHz附近。

下图显示DC-100GHz范围内可作为通信频段的频率范围:

在英国,已经有三个频段分配给商业应用:

57-66GHz:60GHz毫米波V波段由OFCOM授权使用,由于大气中的氧气吸收作用和频谱管理严格规定,该频段只适合短程的点对点、点对多通信。57-64GHz这个频段是经过许可和监管的,而64-66GHz这个频段是未许可需自由协调使用的。

71 - 76GHz 和81 - 86GHz: 70GHz and 80GHz 毫米波E波段由OFCOM授权使用,被认为是最适合于点对点、点对多的毫米波无线网络和通信传输。每个频段有5GHz的带宽范围,比现有可用通信频段所有加起来都宽,每一个5GHz频段可以作为一个单独的连续的无线传输通道,并且被允许有效使用整个频段。这样我们即使使用简单的调制技术,吞吐数据量都将会提升至1-3Gbps,如OOK(开关键控)或BPSK(二进制相移键控)。吞吐速率将会远远大于现有低频段和使用复杂调制的通信系统,并且在不久之后这些频段也将会使用复杂的调制技术提高速率。

在美国,除上述频段,还有一个频段是可用的:

92-95GHz,毫米波W波段是由FCC 15部分以未授权形式仅供室内使用,他可以用作室外点对点通信的是由FCC 101部分规定的94 - 94.1 ghz之外的部分。相比其他频段W波段不能够有效使用。

无线城域以太网

企业和校园设施网络

手机网络回程

分布式天线系统:

分布式天线系统通过中央天线使区域范围覆盖网络连通。毫米波点对点通信可以通过安装几个远程天线主机站在一些铺设光纤并不实用的地区来提高数据吞吐量。这些远程天线和毫米波链路组合可以使用大型的企业建筑,庞大的用户基础将使带宽得到有效利用。毫米波信号无线传输DAS链路是最理想的解决方案。

毫米波无线系统可应用于以下场所:

· 灾难恢复

· 金融/银行

· 高清电视广播

· 医疗保健

· 零售

· 运输

· 视频监控

性能:

1)带宽和可扩展能力

毫米波的主要好处在于较低的射频频率频谱带宽5GHz在每个E波段范围都是可用的,这将导致当前的1.25Gbps全双工潜在的10Gbps全双工吞吐量成为可能性。一旦市场需求增加和更好的实现调制技术,频谱使用效率将会更高可以满足更大的速率要求。

相比于低频的信号波束宽度将会减小,在相同的区域内,毫米波传输将非常狭窄,聚焦光束允许在小范围相邻波束使用相同的频率。以70GHz和20GHz相比,前者将是后者频率密度的15倍,这样毫米波频率更适合于点对点网络、环和密集中心、拓扑网络,低频信号将无法影响前交叉信号干扰将成为一个重要的限制因素。

2)传播和信号衰减

一般来说,毫米波链路可在10公里以内任何地方根据设备规格和环境条件因素使用。毫米波的传播性质就像其他无线网络一样影响最大的是空气湿度,大气中的氧气也是一大因素,但是在60GHz范围几乎可以忽略不计,每公里只有0.2dB衰减。

水蒸气的影响取决于空气中水滴的密度和数量,衰减范围在0-3Db/公里,这些因素影响相对较低,只有在5公里以上才会考虑。

在70GHz 80GHz频段,水汽,以雨的形式,在信号衰减中扮演者重要的角色。降雨量,以mm/hour计,信号的衰减根据雨量的不同而变化,雨量越大强度越小。信号的传播距离与损耗成反比,而发射机和接收机之间距离如果增加一倍,衰减将增加两倍。虽然毫米波相当依赖降雨量的影响,但成功的解决方案甚至可以应用在大雨地区。

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